#pragma once

#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
#include <queue>
#include <pthread.h>

// 存储线程池中各个线程信息
struct ThreadInfo
{
    pthread_t tid;
    std::string name;
};

// 默认线程池容量
static const int defalutnum = 5;

template<class T>
class ThreadPool
{
private:
    // 加锁
    void Lock()
    {
        pthread_mutex_lock(&mutex_);
    }

    // 释放锁
    void Unlock()
    {
        pthread_mutex_unlock (&mutex_);
    }

    // 唤醒线程
    void Wakeup()
    {
        pthread_cond_signal(&cond_);
    }

    // 资源不就绪, 线程同步
    void ThreadSleep()
    {
        pthread_cond_wait(&cond_, &mutex_);
    }

    // 对当前任务列表判空
    bool IsQueueEmpty()
    {
        return tasks_.size() == 0 ? true : false;
    }

    // 获取线程 name
    std::string GetThreadName(pthread_t tid)
    {
        for (const auto &ti : threads_)
        {
            if (ti.tid == tid)
                return ti.name;
        }
        return "None";
    }
public:
    // 由于 pthread_create 函数的特殊性
    // 只能将 HandlerTask 设置为静态函数
    // 同时将 this 指针以参数的形式传入
    static void *HandlerTask(void *args)
    {
        ThreadPool<T> *tp = static_cast<ThreadPool<T> *>(args);

        while (true)
        {
            // 确保同一时刻只有一个线程在进行消费
            tp->Lock();

            // 如果当前任务列表为空就让线程等待资源
            // 为防止伪唤醒的情况, 使用 while
            while (tp->IsQueueEmpty())
            {
                tp->ThreadSleep();
            }
            T t = tp->Pop();

            tp->Unlock();

            // 执行任务
            // 注: 需要任务中重载 operator()
            t();
        }
    }

    // 启动线程池
    void Start()
    {
        int num = threads_.size();
        for (int i = 0; i < num; i++)
        {
            threads_[i].name = "thread-" + std::to_string(i+1);
            pthread_create(&(threads_[i].tid), nullptr, HandlerTask, this);
        }
    }

    // Pop 函数在锁内执行因此不需要单独加锁
    T Pop()
    {
        T t = tasks_.front();
        tasks_.pop();
        return t;
    }

    // 将外界资源投入线程池
    void Push(const T &t)
    {
        Lock();

        tasks_.push(t);
        Wakeup(); // 投入资源成功后唤醒线程 

        Unlock();
    }

    static ThreadPool<T>* GetInstance()
    {
        // 如果后续线程想申请 Instance 实例会形成串行
        // 为提升效率我们可以在最外层套一层 if (nullptr == tp_)
        if (nullptr == tp_)
        {
            // 若获取线程池的单例本身就是多线程
            // 我们需要对获取线程池单例的操作加锁
            pthread_mutex_lock(&static_mutex_);

            // 懒汉模式
            // 需要使用时再初始化
            if (nullptr == tp_)
            {
                std::cout << "ThreadPool create success!" << std::endl;
                tp_ = new ThreadPool<T>();
            }

            pthread_mutex_unlock(&static_mutex_);
        }

        return tp_;
    }    
private:
    // 构造和析构函数私有化 —— 只允许调用  接口获取对象
    ThreadPool(int num = defalutnum)
        :threads_(num)
    {
        pthread_mutex_init(&mutex_, nullptr);
        pthread_cond_init(&cond_, nullptr);
    }
    ~ThreadPool()
    {
        pthread_mutex_destroy(&mutex_);
        pthread_cond_destroy(&cond_);
    }
    // 禁用拷贝构造函数与赋值函数 防止出现 a=b=c 的情况
    ThreadPool(const ThreadPool<T>&) = delete;
    const ThreadPool<T>& operator=(const ThreadPool<T>&) = delete;
private:
    std::vector<ThreadInfo> threads_; // 线程池中所有线程的信息
    std::queue<T> tasks_;             // 任务队列

    pthread_mutex_t mutex_;           // 互斥锁
    pthread_cond_t cond_;             // 条件变量

    // 只允许获取这一个指针
    // 需要设置 volatile 关键字, 否则可能被编译器优化
    volatile static ThreadPool<T>* tp_;
    // 静态函数使用的锁
    static pthread_mutex_t static_mutex_;
};

// 初始化类内静态指针
template<class T>
ThreadPool<T>* ThreadPool<T>::tp_ = nullptr;

// 初始化类内静态锁
template<class T>
pthread_mutex_t ThreadPool<T>::static_mutex_ = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;